Skip to content · ⁨الانتقال إلى المحتوى⁩

An introduction to A Level organic chemistry · ⁨مقدمة في كيمياء المركبات العضوية لمستوى A⁩

A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · Topic 29 · ⁨الموضوع 29⁩

Video lesson for this topic · ⁨درس فيديو لهذا الموضوع⁩ Open the video page · ⁨افتح صفحة الفيديو⁩
8:28

مقدمة في كيمياء المركبات العضوية لمستوى A

جزيئان. نفس الذرات، نفس الروابط. الفرق الوحيد: أحدهما صورة مرآة للآخر، مثل يدك اليسرى ويديك اليمنى. ومع ذلك فإن أحدهما…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية⁩

29.1

New functional groups and naming · ⁨مجموعات وظيفية جديدة والتسمية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. understand that the compounds in the table on page 47 contain a functional group which dictates their physical and chemical properties
  2. interpret and use the general, structural, displayed and skeletal formulas of the classes of compound stated in the table on page 47
  3. understand and use systematic nomenclature of simple aliphatic organic molecules (including cyclic compounds containing a single ring of up to six carbon atoms) with functional groups detailed in the table on page 47, up to six carbon atoms (six plus six for esters and amides, straight chains only for esters and nitriles)
  4. understand and use systematic nomenclature of simple aromatic molecules with one benzene ring and one or more simple substituents, for example 3-nitrobenzoic acid or 2,4,6-tribromophenol
العربية
  1. افهم أن المركبات الواردة في الجدول في صفحة 47 تحتوي على مجموعة وظيفية تحدد خصائصها الفيزيائية والكيميائية
  2. فسّر واستخدم الصيغ العامة والهيكلية والمُعرضة والعظمية لفئات المركبات المذكورة في الجدول في صفحة 47
  3. افهم واستخدم التسمية المنهجية للجزيئات العضوية الأليفية البسيطة (بما في ذلك المركبات الحلقية التي تحتوي على حلقة واحدة تتكون من ستة ذرات كربون كحد أقصى) ذات المجموعات الوظيفية المفصلة في الجدول في صفحة 47، حتى ستة ذرات كربون (ستة زائد ستة للستييرات والأميدات، سلاسل مستقيمة فقط للستييرات والنتريلات)
  4. افهم واستخدم التسمية النظامية للجزيئات العطرية البسيطة ذات حلقة بنزين واحدة ومشتقات بسيطة واحدة أو أكثر، على سبيل المثال حمض 3-نتروبينزويك أو 2,4,6-ثلاثي بروموفينول

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

At A Level you meet more functional group 官能团 families, including the amide 酰胺 group and aromatic 芳香 compounds (those built on a benzene ring). As before, the functional group decides the properties, and you read it from the general, structural, displayed or skeletal formula.

Naming aromatic compounds

A benzene 苯 molecule is a ring of six carbons. When you name an aromatic compound, use the benzene ring 苯环 as the parent and number the positions of the substituents. For example, 3-nitrobenzoic acid has a $\text{–NO}_2$ group on carbon 3, and 2,4,6-tribromophenol has three bromine atoms on a phenol ring. You can also name cyclic compounds with a single ring of up to six carbons.

العربية

في مستوى A ستلتقي بعائلات مجموعات وظيفية أكثر، بما في ذلك مجموعة الأميد والمركبات الأروماتية (تلك المبنية على حلقة بنزين). كما السابق، المجموعة الوظيفية تحدد الخصائص، وتقرأها من الصيغة العامة أو الهيكلية أو المعروضة أو الهيكلية.

تسمية المركبات العطرية

جزيء البنزين عبارة عن حلقة تتكون من ستة ذرات كربون. عند تسمية مركب عطري، استخدم حلقة البنزين كسلسلة رئيسية ورقم مواقع المستبدلات. على سبيل المثال، حمض 3-نتروبنزويك يحتوي على مجموعة $\text{–NO}_2$ عند الكربون رقم 3، و2,4,6-ثلاثي برومو فينول يحتوي على ثلاث ذرات برومين على حلقة فينول. يمكنك أيضًا تسمية المركبات الحلقية التي تحتوي على حلقة واحدة تتكون من حتى ستة ذرات كربون.

حلقتا بنزين مرقمتان: حمض 3-نتروبنزويك بمجموعة COOH عند الموقع 1 ومجموعة نترو عند الموقع 3، و2,4,6-ثلاثي برومو فينول بمجموعة OH عند الموقع 1 وبرومين عند المواقع 2 و4 و6
رقّم الحلقة بدءًا من المجموعة الرئيسية (الكربون 1)؛ ثم تعطي مواقع المستبدلات الاسم
Explore · ⁨استكشف⁩

Aromatic naming lab · ⁨معمل تسمية المركبات العطرية⁩

Classify aromatic substituents by how they are named. · ⁨صنّف المستبدلات العطرية حسب طريقة تسميتها.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ المجموعة الوظيفية
amide/əˈmaɪd/ أميد
aromatic/ərəʊˈmætɪk/ عطري
29.2

Two new types of mechanism · ⁨نوعان جديدان من الآليات⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. understand and use the following terminology associated with types of organic mechanisms: (a) electrophilic substitution (b) addition–elimination
العربية
  1. افهم واستخدم المصطلحات التالية المتعلقة بأنواع آليات التفاعل العضوية: (أ) استبدال إلكتروفيلي (ب) إضافة–حذف

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English
  • electrophilic substitution 亲电取代: an electrophile replaces a hydrogen atom on a benzene ring (this is how benzene reacts).
  • addition–elimination 加成消去: a molecule first adds on, then a small molecule is removed (seen with 2,4-DNPH and with acyl chlorides).
العربية
  • استبدال إلكتروفيلي: يستبدل الإلكتروفيل ذرة هيدروجين على حلقة البنزين (وهذا هو التفاعل الذي يحدثه البنزين).
  • إضافة - استبعاد: تضاف جزيء أولاً، ثم يُزال جزيء صغير (يُلاحظ مع 2,4-DNPH وأكلوريدات الأسيل).
الاستبدال الإلكتروني والإضافة-استبعاد
آليتان عطريتان: التعويض الإلكتروفيلي والإضافة-الإزالة
Explore · ⁨استكشف⁩

Electrophilic substitution on benzene · ⁨استبدال إلكتروفيلي على البنزين⁩

Step through how benzene reacts. An electrophile swaps for a hydrogen — keeping the stable ring — instead of adding across it. · ⁨مرر عبر كيفية تفاعل البنزين. يستبدل الإلكتروفيل هيدروجينًا — مع الحفاظ على الحلقة المستقرة — بدلاً من الإضافة عبرها.⁩

29.3

The shape of benzene · ⁨شكل البنزين⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. describe and explain the shape of benzene and other aromatic molecules, including $\text{sp}^2$ hybridisation, in terms of $\sigma$ bonds and a delocalised $\pi$ system
العربية
  1. صف واشرح شكل البنزين والجزيئات العطرية الأخرى، بما في ذلك تهجين $\text{sp}^2$، من حيث روابط $\sigma$ ونظام متشعب $\pi$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Benzene is a flat, regular hexagon. Each carbon is sp² hybridised, using its three hybridisation 杂化 orbitals to make sigma bonds σ键 to two neighbouring carbons and one hydrogen. This gives the ring of σ bonds.

Each carbon also has one electron left in a p orbital, standing up at right angles to the ring. These p orbitals overlap sideways all the way round, making a single delocalised 离域 pi bond π键 system — a ring of electrons above and below the plane. Because the electrons are shared evenly, all six C–C bonds are the same length, and benzene is very stable.

How do we know benzene really is delocalised? One strong piece of evidence is its enthalpy change of hydrogenation 氢化焓变. Adding hydrogen to one C=C double bond (as in cyclohexene) releases about $120\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$, so a Kekulé ring of three separate double bonds should release about $3 \times 120 = 360\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$. Real benzene releases only $208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ — it is about $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ more stable than the model predicts.

العربية

البنزين سداسي منتظم مسطح. كل ذرة كربون مهجنة بـ sp²، وتستخدم مداراتها الثلاث لـ الهجين لتكوين روابط سيجما σ مع ذرتي كربون مجاورتين وذرة هيدروجين واحدة. هذا يكوّن حلقة الروابط σ.

كل ذرة كربون تمتلك أيضًا إلكترونًا واحدًا متبقيًا في مدار p، واقفًا بزاوية قائمة على الحلقة. تتداخل هذه المدارات p جنبًا إلى جنب حول الحلقة بالكامل، مما يشكل نظام رابطة باي مجهرد π واحد — وهو حلقة من الإلكترونات فوق وتحت المستوى. نظرًا لأن الإلكترونات تُشارك بالتساوي، فإن جميع روابط C–C لها نفس الطول، والبنزين مستقر للغاية.

سداسي بنزين بمدار p واقف عند كل ذرة كربون، يتداخل ليكون سحابة مجهردة مظللة فوق وتحت الحلقة
ترابط البنزين: إطار sp$^2$ $\sigma$ يُكوّن السداسي المسطح، بينما تتداخل مدارات p لتكون نظام $\pi$ مجهرد واحد فوق وتحت الحلقة

كيف نعرف أن البنزين حقًا مجهرد؟ أحد الأدلة القوية هو التغير في الإنثالبي للهدرجة. إضافة الهيدروجين إلى رابطة مزدوجة C=C واحدة (كما في سيكلوهكسين) تطلق حوالي $120\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$، لذا يجب أن تطلق حلقة كيكوليه المكونة من ثلاثة روابط مزدوجة منفصلة حوالي $3 \times 120 = 360\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$. لكن البنزين الحقيقي يطلق فقط $208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ — فهو أكثر استقرارًا بحوالي $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ مما تتنبأ به النموذج.

مخطط مستويات الطاقة: هدرجة نموذج كيكوليه ستطلق 360 كيلوجول/مول لكن البنزين الحقيقي يطلق 208 فقط، لذا يقع البنزين الحقيقي أقل بحوالي 152 كيلوجول/مول في الطاقة مقارنة بالنموذج
دليل على المجهرد: البنزين الحقيقي يطلق قدرًا أقل بكثير عند الهدرجة ($-208\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$) مما يتنبأ به نموذج كيكوليه ($-360 = 3\times$ سيكلوهكسين)، لذا فهو أكثر استقرارًا بحوالي $152\ \text{kJ}\,\text{mol}^{-1}$ مما هو متوقع
Explore · ⁨استكشف⁩

Benzene bonding lab · ⁨معمل روابط البنزين⁩

Follow the evidence for a planar delocalised benzene ring. · ⁨تابع الأدلة على حلقة بنزين مسطحة موضعية.⁩

Vocabulary · ⁨مفردات⁩ Train · ⁨تدريب⁩
English العربية
benzene/ˈbenziːn/ بنزين
benzene ring/ˈbenziːn rɪŋ/ حلقة البنزين
electrophilic substitution/ɪˌlektrəʊˈfɪlɪk ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ استبدال كهربوفيلي
addition–elimination/əˈdɪʃn ɪˌlɪmɪˈneɪʃn/ إضافة–استبدال
hybridisation/ˌhaɪbrɪdaɪˈzeɪʃn/ التهجين
sigma bond/ˈsɪɡmə bɒnd/ رابطة سيجما
delocalised/dɪˈlɒkəlaɪzd/ مشتت
pi bond/paɪ bɒnd/ رابطة باي
enthalpy change of hydrogenation/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv haɪˈdrɒdʒəneɪʃn/ تغير إنثالبي الهدرجة
enantiomers/eˈnæntɪəməz/ المتصاوغات الضوئية
plane polarised light/pleɪn ˈpəʊləraɪzd laɪt/ ضوء مستقطب مسطح
optically active/ˈɒptɪkli ˈæktɪv/ نشط ضوئياً
racemic mixture/rəˈsiːmɪk ˈmɪkstʃə/ خليط راسيمي
chirality/kaɪˈrælɪti/ اليدوية (الكيرالية)
chiral centre/ˈkaɪrəl ˈsentə/ مركز كيرالي
chiral catalyst/ˈkaɪrəl ˈkætəlɪst/ عامل تحفيز كيرالي
29.4

Optical isomerism · ⁨المتصاوغات البصرية⁩

Syllabus · ⁨المنهج⁩
English
  1. understand that enantiomers have identical physical and chemical properties apart from their ability to rotate plane polarised light and their potential biological activity
  2. understand and use the terms optically active and racemic mixture
  3. describe the effect on plane polarised light of the two optical isomers of a single substance
  4. explain the relevance of chirality to the synthetic preparation of drug molecules including: (a) the potential different biological activity of the two enantiomers (b) the need to separate a racemic mixture into two pure enantiomers (c) the use of chiral catalysts to produce a single pure optical isomer (Candidates should appreciate that compounds can contain more than one chiral centre, but knowledge of meso compounds and nomenclature such as diastereoisomers is not required.)
العربية
  1. افهم أن المتصاوغات العاكسة لها نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية باستثناء قدرتها على تدوير ضوء مستقطب مستوياً ونشاطها البيولوجي المحتمل
  2. افهم واستخدم مصطلحي النشاط البصري والخليط الكسولي
  3. صف تأثير المتصاوغين البصرين لمادة واحدة على الضوء المستقطب مستوياً
  4. اشرح أهمية الكiralية في التحضير التلقيني لجزيئات الأدوية بما في ذلك: (أ) النشاط البيولوجي المختلف المحتمل للمتصاوغين العاكسين (ب) الحاجة إلى فصل الخليط الكسولي إلى متصاوغين عاكسين نقيين (ج) استخدام المحفزات الكيرالية لإنتاج متصاوغ بصري نقي واحد (يجب على المترشحين إدراك أن المركبات يمكن أن تحتوي على أكثر من مركز كيرالي، لكن معرفة مركبات meso والتسمية مثل diastereoisomers غير مطلوبة.)

Source: Cambridge International syllabus · ⁨المصدر: منهج كامبريدج الدولي⁩

English

Two enantiomers 对映体 (mirror-image isomers) have identical physical and chemical properties, with two exceptions:

  • they rotate plane polarised light 平面偏振光 in opposite directions. A substance that does this is optically active 旋光活性.
  • they may have different effects in living things (biological activity).

A racemic mixture 外消旋混合物 is a 50:50 mix of the two enantiomers. It does not rotate plane polarised light, because the two opposite rotations cancel out.

Why chirality matters for drugs

Chirality 手性 is important when making medicines. A molecule with a chiral centre 手性中心 has two enantiomers, and they can behave very differently in the body — one may cure while the other does harm. So drug makers either:

  • separate a racemic mixture into the two pure enantiomers, or
  • use a chiral catalyst 手性催化剂 to make just the single enantiomer they want.

Worked example. Which of butan-1-ol, butan-2-ol and 2-methylpropan-2-ol is chiral? A molecule is chiral if it has a carbon carrying four different groups. Take the carbons one at a time. In butan-2-ol, $\text{CH}_3\text{CH(OH)CH}_2\text{CH}_3$, carbon 2 carries $\text{OH}$, $\text{H}$, $\text{CH}_3$ and $\text{C}_2\text{H}_5$ - four different groups, so it is a chiral centre and butan-2-ol exists as two optical isomers. Butan-1-ol's carbon 1 carries two hydrogens, and the central carbon of 2-methylpropan-2-ol carries two identical methyl groups, so neither is chiral. It takes only one repeated group on a carbon to destroy the chirality there - and compare groups properly: $\text{CH}_3$ and $\text{C}_2\text{H}_5$ differ, but only once you look past the first atom.

العربية

لدى متصاوغات مرآية (متصاوغات صورة المرآة) خصائص فيزيائية وكيميائية متطابقة، باستثناء استثناءين:

  • تدور ضوء مستقطب مستويًا في اتجاهين متعاكسين. المادة التي تفعل ذلك تكون نشطة بصريًا.
  • قد يكون لها تأثيرات مختلفة في الكائنات الحية (النشاط البيولوجي).

الخليط المرسبي هو مزيج بنسبة 50:50 من المتصاوغين المرآيين. لا يدور ضوء مستقطب مستويًا، لأن الدورانين المتعاكسين يلغي بعضهما البعض.

ضوء مستقطب مستوي يمر عبر كل متصاوغ مرآي: أحدهما يدور المستوى في اتجاه عقارب الساعة، والمتصاوغ المرآي الآخر يدوره عكس اتجاه عقارب الساعة
المتصاوغان المرآيان يدوران الضوء المستقطب مستويًا في اتجاهين متعاكسين؛ الخليط المرسبي بنسبة 50:50 لا ينتج أي دوران صافي

لماذا تهم الكيرالية للأدوية

الكيرالية مهمة عند تصنيع الأدوية. الجزيء الذي يحتوي على مركز كيرالي يمتلك متصاوغين مرآيين، ويمكن أن يتصرفان بشكل مختلف تمامًا في الجسم — قد يعالج أحدهما بينما يضر الآخر. لذلك يقوم مصنعي الأدوية إما بـ:

  • فصل الخليط المرسبي إلى المتصاوغين المرآيين النقيين، أو
  • استخدام عامل حفاز كيرالي لتصنيع المتصاوغ المرآي المفرد المطلوب.

مثال محلول. أي من بيوتان-1-ول، وبيوتان-2-ول و2-ميثيلبروبان-2-ول يعتبر كيراليًا؟ الجزيء يكون كيراليًا إذا كان يحتوي على كربون يحمل أربع مجموعات مختلفة. خذ الكربونات واحدًا تلو الآخر. في بيوتان-2-ول، $\text{CH}_3\text{CH(OH)CH}_2\text{CH}_3$، يحمل الكربون رقم 2 $\text{OH}$، $\text{H}$، $\text{CH}_3$ و$\text{C}_2\text{H}_5$ - أربع مجموعات مختلفة، لذا فهو مركز كيرالي ويوجد بيوتان-2-ول كمتصاوغين بصريين. أما الكربون رقم 1 في بيوتان-1-ول فيحمل ذرتي هيدروجين، والكربون المركزي في 2-ميثيلبروبان-2-ول يحمل مجموعتي ميثيل متطابقتين، لذا فلا منهما كيرالي. يكفي وجود مجموعة واحدة مكررة على الكربون لإلغاء الكيرالية هناك - وقارن المجموعات بشكل صحيح: $\text{CH}_3$ و$\text{C}_2\text{H}_5$ تختلف، ولكن فقط بعد النظر إلى الذرة الأولى.

Explore · ⁨استكشف⁩

Optical isomerism lab · ⁨مختبر التماثل البصري⁩

Identify when a molecule can have non-superimposable mirror images. · ⁨حدد متى يمكن لجزيء أن يكون له صور مرآة غير قابلة للتركيب على بعضها.⁩

29.4

Exam tips · ⁨نصائح للامتحان⁩

English
  • Optical isomers need a chiral carbon (four different groups); they are non-superimposable mirror images that rotate plane-polarised light oppositely.
  • A racemic mixture forms when a planar intermediate (carbocation or $\text{C}=\text{O}$) is attacked equally from both sides.
  • Benzene's delocalised ring (equal bond lengths, planar) explains its stability versus the Kekulé model.
  • Learn the two new mechanisms — electrophilic substitution of arenes, and nucleophilic addition-elimination.
العربية
  • المتصاوغات البصرية تحتاج إلى كربون كيرالي (أربع مجموعات مختلفة); وهي صور مرآية غير قابلة للطبقات تدور الضوء المستقطب مستويًا في اتجاهين متعاكسين.
  • يتشكل الخليط المرسبي عندما يتم الهجوم على وسيط مسطح (أيون كربوني أو $\text{C}=\text{O}$) من كلا الجانبين بالتساوي.
  • تفسر حلقة البنزين المجهردة (طول الروابط المتساوية، مسطحة) استقرارها مقابل نموذج كيكوليه.
  • احفظ الآليتين الجديدتين — الاستبدال الإلكتروني للمركبات العطرية، والإضافة-استبعاد النيوكليوفيلي.

Interactive lessons on this topic · ⁨دروس تفاعلية حول هذا الموضوع⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.⁩

Past Papers · ⁨أوراق الامتحانات السابقة⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩ · ⁨المزيد من المواضيع في A-Level Chemistry · ⁨A-Level الكيمياء⁩⁩

Log in or create account · ⁨تسجيل الدخول أو إنشاء حساب⁩

IGCSE, A-Level & AP